消化道腫瘤的中藥治療及機制研究新手段

陳昱初, 李冉, 劉靜, 童珊珊

(江蘇大學藥學院, 江蘇 鎮江 212013)

消化系統腫瘤包含肝癌、胃癌、結直腸癌、胰腺癌等,具有發病率高、侵襲性強、預后差等特點。近年來,手術方式的改進、免疫新藥的研發、靶向藥物的迭代更新有效降低了消化系統腫瘤的病死率,而耐藥、術后并發癥、藥物不良反應等仍是臨床面對的難點問題[1］。近年來,中藥在增強消化系統腫瘤藥物敏感性和克服耐藥方面顯示出獨特的優勢,涉及的中藥有效成分包括生物堿、黃酮類化合物、萜類、皂苷類、多糖等。這些成分通過抑制消化系統腫瘤細胞的增殖、誘導腫瘤細胞凋亡、調節免疫功能等途徑發揮抗腫瘤作用[2-3］,其研究涵蓋了整體、器官、細胞、分子等層面[4-5］。而研究手段除了細胞實驗、動物實驗外,已拓展到分子對接、親和識別等新技術的使用,尤其是活性成分高通量篩選及其機制研究已成為目前該領域的重要方向。

1 消化道腫瘤中醫學總體認識

中醫藥對于腫瘤的認識歷史悠久,認為腫瘤病機以“虛、毒、瘀、積”為主,與氣血瘀滯有關。中醫學對消化道腫瘤相關論述可散見于文獻中,病因可分為內因、外因、不內外因,正氣虧虛、情志內傷、飲食勞傷等?！秲冉洝分醒?“正氣存內,邪不可干,邪之所湊,其氣必虛”。認為正氣內虛,使邪氣有機可乘,而邪氣致病,進一步加重正虛癥狀?！毒霸廊珪酚涊d“脾腎不足及虛弱失調之人,多有積聚之病”,指出脾胃虛弱是“積”即消化道腫瘤的重要成因。中醫學很早就認識到情志因素與消化道腫瘤間的聯系,《內經》中言:“若內傷于憂怒,則氣上逆,氣上逆則六輸不通,溫氣不行,凝血蘊裹而不散,津液澀滲,著而不去,而積皆成矣”。飲食失調是本病發生與發展的一個重要因素,《濟生續方》復云:“凡人脾胃虛弱,或飲食過度,或生冷過度,不能克化,致成積聚結塊”,均明確了飲食失調可誘發本病。李平教授[6］在防治消化道腫瘤方面有著獨到的理論見解和豐富的臨床經驗,其綜合各家學說[7］,認為臟腑虛衰、瘀毒蘊結,故正氣虧虛、瘀毒停滯為本病致病機制,病性為邪實正虛之證,在治療中要扶正益氣、解毒通絡,達到減毒增效輔助化療的效果。張凱旋[8］對國醫大師徐經世診治消化道腫瘤的用藥規律研究和臨床經驗進行總結,認為消化道腫瘤患者本虛標實,以正氣虧虛為本,雖病變部位以脾胃居多,但亦與肝膽緊密相關,消化道腫瘤的病機多屬寒熱錯雜,虛實夾雜。消化道腫瘤的治療宜統籌兼顧扶正與祛邪,掌握演變,權衡緩急,以時刻不忘扶正為基石,扶正當以首健脾胃,以此調和中州,扶正化源,旨在“扶正安中”。

現代中醫臨床認為消化道腫瘤系指正氣虧虛狀態下,“瘀、毒、痰”等病理因素結聚發為有形實邪。病位責之脾、胃、腸腑,正氣虧虛、情志內傷、飲食勞傷、體質狀況改變是消化道腫瘤的誘因。治療應結合病因病機遣方用藥,以“扶正解毒通絡法”為基礎原則。

2 中藥單體治療消化道腫瘤

2.1 黃酮類

黃酮類化合物是一類天然的抗氧化劑,廣泛存在于各種中草藥中,如銀杏、黃芪、葛根等,主要通過清除自由基、抗氧化、抗炎等途徑來保護細胞和組織。杜亞青等[9］發現毛蕊異黃酮發揮抗胃癌作用主要以劑量依賴性上調促凋亡蛋白Bax的表達,同時下調抗凋亡蛋白Bcl-2的表達,促進細胞色素C的釋放,并增加cleaved caspase-3和-9的表達水平,從而抑制胃癌干細胞樣細胞的增殖、遷移與侵襲并誘導凋亡。小槐花黃酮8-異戊烯基槲皮素則是通過調控Wnt/β-catenin和AMPK信號通路抑制結腸癌細胞增殖和轉移[10］。同時,馬仕虎等[11］研究表明,槲皮素可以通過抑制TLR4/NF-κB信號通路激活,抑制直腸癌模型大鼠的炎癥反應和應激反應。木犀草素作為常見的黃酮類化合物,可以抑制多種腫瘤的發生發展,如結直腸癌、胃癌、喉癌、肝癌等[12-15］,可上調結直腸癌細胞中的miR-384表達,下調細胞和結腸癌組織中多效營養因子的表達,從而抑制結直腸癌細胞的侵襲和轉移。由此可見,黃酮類不僅是潛在的抗胃癌化合物,還能抑制結直腸癌細胞的侵襲和轉移。

2.2 多糖類

多糖類化合物是由多個單糖分子組成的天然化合物,是公認的免疫調節劑,主要通過提高患者免疫水平及誘導癌細胞凋亡發揮抗消化道腫瘤的作用。黃芪多糖具有免疫調節、抗炎、抗氧化和抗腫瘤等活性。賈銘麗等[16］研究表明,通過腹腔灌注順鉑并聯合注射用黃芪多糖治療胃癌合并惡性腹腔積液患者,機體免疫水平提高,體內炎癥反應減弱。相關基礎研究顯示,黃芪多糖在抑制胃癌細胞增殖并誘導其凋亡、減輕胃癌細胞耐藥性等方面也具有一定療效。桂壯等[17］研究發現,黃芪多糖可干擾胃癌細胞MKN45、MGC-803的細胞周期,并誘導其凋亡。近期的研究還發現,遠志多糖RP02-1可通過調節Caspase-3、Bax和Bcl-2表達誘導胰腺癌細胞AsPC-1和BxPC-3凋亡[18］。云芝多糖[19］可通過調控Bax和細胞周期蛋白依賴性激酶抑制蛋白p21WAF/Cip1,誘導胰腺癌細胞PANC-1凋亡。

2.3 生物堿類

生物堿是一類天然含氮的有機化合物,通常具有生物活性和堿性。麻黃、黃連、長春花等都含有生物堿。生物堿的作用方式主要通過與乙酰膽堿受體、腎上腺素受體等受體結合,從而產生藥理作用。小檗堿是黃連內分離出的活性成分,李春霖等[20］發現黃連素可通過調控JAK/STAT信號通路抑制潰瘍性結腸炎小鼠結腸上皮細胞凋亡,促進外周血中性粒細胞凋亡,進而發揮治療潰瘍性結腸炎的作用?？鄥A是苦參內分離出的具有抗炎、抗腫瘤等活性的活性物質。王斐斐等[21］評估miR-155-5p在人胃癌細胞系(SGC7901、MGC803)與正常胃黏膜上皮(GES-1、AGS)細胞中的表達情況,發現miR-155-5p可能是胃癌的治療靶點,氧化苦參堿可通過miR-155-5p的調節作用發揮抗腫瘤作用。梁艷田等[22］對石斛堿粗提物的抗腫瘤作用進行了探索,從金釵石斛中提取的水溶性和脂溶性生物堿粗提物能抑制結腸癌細胞Caco-2的增殖,抑制作用呈劑量和時間依賴性,流式細胞術檢測發現水溶性生物堿粗提物使細胞周期阻滯于G1期,蛋白質免疫印跡結果表明,水溶性和脂溶性生物堿粗提物可通過線粒體途徑激活半胱氨酸蛋白酶-3信號通路,進而對Caco-2產生細胞毒性。生物堿在體內和體外研究中均被證實其可抑制消化道腫瘤細胞生長、降低細胞的存活率、誘導癌細胞的凋亡。

2.4 萜類

萜類天然產物抗消化道腫瘤作用主要是誘導腫瘤細胞凋亡及抑制癌細胞增殖。白術內酯I是從白術中提取的倍半萜類活性成分,具有抗炎、抗腫瘤等作用。李小芳等[23］通過體內研究發現,白術內酯I的誘導凋亡作用與調節促凋亡基因和抑制凋亡基因的表達有關。通過增加Bax、caspase-3和P53蛋白的表達,降低Bcl-2蛋白的表達,白術內酯I可以顯著誘導人胃癌細胞SGC-7901裸鼠移植瘤的凋亡。木瓜總三萜是木瓜內分離出的三萜類活性成分,具有抗炎和保護黏膜的功效。馮旻璐等[24］研究表明,木瓜總三萜具有抑制人胃癌HGC-27細胞線粒體活性和細胞增殖的作用,其機制可能與促進miR-10a表達和抑制PI3K/Akt/mTOR/p70S6K信號通路激活有關。

2.5 皂苷類

皂苷類對預防胃癌和腸癌的發生及惡性進展具有重要意義。皂苷是一類含有皂苷元的低聚糖苷類化合物,主要存在于植物的根部和種子中,如人參、甘草、柴胡等。皂苷通過與細胞膜結合,產生溶血、抗炎、抗腫瘤等藥理作用。蔡甜甜等[25］研究顯示,1-甲基-3-硝基-1-亞硝基胍誘導的胃癌前病變模型大鼠存在胃黏膜多灶性萎縮,伴明顯上皮細胞異型增生。三七總皂苷則能顯著改善胃黏膜腺體萎縮狀態,使異型增生轉為良性,此過程伴隨p53、NF-κB表達下調,caspase-3表達上升,這是三七總皂苷通過抑制NF-κB信號傳導來對抗炎癥反應,促凋亡,保護胃黏膜,延緩疾病惡性進展的關鍵證據。細胞學和基因表達譜實驗證實低極性人參皂苷能夠有效地抑制腸癌細胞增殖,呈劑量依賴性[26］;人參皂苷在荷瘤裸鼠模型體內具有抗腸癌的作用,使瘤體積明顯縮小,瘤體熒光信號強度顯著減弱,瘤組織有變性退化,細胞密度明顯下降等現象。同時,通過上調瘤組織抑癌基因p53、甲基巴豆酰輔酶A羧化酶(MCC)和結直腸癌缺失蛋白(DCC)的mRNA及其蛋白表達水平,下調癌基因c-Myc的mRNA及其蛋白表達水平,從而發揮其抗腸癌的作用,揭示人參皂苷可發揮多功能及多靶點的抗腸癌作用。

中藥單體在消化道腫瘤治療中顯示出較為理想的療效,篩選出具有明確治療作用的中藥單體化合物,著重研究其抗癌機制是目前中藥抗腫瘤研究的重要方向之一,其作用機制總結見表1。

表1 中藥單體治療消化道腫瘤的作用機制

3 中藥復方治療消化道腫瘤

復方中藥的復雜成分與機體復雜系統的相互作用,表現出整體水平上的綜合效應,其功效以扶正、解毒、化滯、散瘀為多見,是復雜成分通過多途徑、多靶點的整合調節作用而實現的(表2)。何峰[29］考察柴胡桂枝湯對消化道腫瘤化療后不良反應的防治作用,發現其能夠改善外周血象指標,減少不良反應的發生。周霈等[30］在芪藍顆粒方劑配伍與抗口腔黏膜癌作用研究中,結合古籍及臨床療效組方由黃芪、絞股藍、川芎、富硒綠茶等組成的芪藍顆粒,發現其可通過調節細胞周期和免疫功能,延緩或阻止口腔癌發展,并且對平陽霉素的抗癌效果有協同增效作用。研究表明[31］,中藥經典方四君子湯可以通過抑制小鼠結腸癌皮下瘤生長、抑制外周血白細胞的炎癥反應,從而達到影響自然殺傷細胞活性及結腸癌細胞增殖的作用。腸復方可以誘導結腸癌細胞在原位移植瘤中的凋亡,并且高劑量組的腸復方效果優于氟尿嘧啶組[32］。胡兵等[33］通過檢測腸癌細胞中多個表觀遺傳修飾基因表達的改變,發現藤龍補中湯可以促進腸癌細胞停滯在G0期,表觀遺傳調控是藤龍補中湯的重要作用機制。

表2 中藥復方治療消化道腫瘤的作用機制

中藥復方按照君臣佐使進行配伍,用于消化道腫瘤治療具有多層次的功效。錢玲[34］探究復方葛根湯抗結腸癌分子機制及拆方優化方案,通過網絡藥理學預測該方抗結直腸癌的潛在靶點和作用通路,采用體外結腸癌HCT116細胞模型和體內HCT116細胞衍生BALB/c裸鼠腫瘤移植模型,從體內外探究復方葛根湯對結腸癌的藥效作用及分子機制,發現復方葛根湯能顯著抑制體內HCT116細胞衍生的移植瘤生長,其機制可能是通過下調溶質載體家族7成員11重組蛋白(SLC7A11)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPX4)蛋白水平以及上調前列腺素內過氧化物合成酶2(PTGS2)、長鏈酯酰輔酶A合成酶(ACSL4)蛋白水平誘導鐵死亡從而抑制腫瘤增長,通過調控IL-6/STAT3通路并下調其下游因子MMP2、轉錄因子重組蛋白(TWIST)、MMP7和SLC7A11蛋白水平而抑制腫瘤發展。在潰瘍性結腸炎向結腸癌轉化關鍵基因的篩選及中藥預測研究中,趙珠琳[35］運用生物信息學技術通過GEO數據庫篩選潰瘍性結腸炎向結腸癌轉化的差異基因,構建“中藥-有效成分-靶點”作用關系網絡圖,預測發現三七、黃芩、人參葉和當歸4味中藥通過槲皮素、豆甾醇、β-谷甾醇和山奈酚等有效成分調控PTGS2、PTGS1、核受體共激活因子2(NCOA2)等靶點,可能干預潰瘍性結腸炎向結腸癌轉化過程。

劉婷[38］利用計算機檢索多個數據庫,收集了6種中藥注射劑在不同癌癥治療中聯合化療與單純化療的隨機對照研究數據,用R軟件做網狀meta分析。從免疫指標改善分析出康艾注射液的優選癌種是肝癌,而肝癌的優選中藥注射劑也是康艾注射液,進一步證實了康艾注射液應用在肝癌治療上的可能優勢;腸癌優選參芪扶正注射液,其在改善腸癌患者的CD4/CD8中有優勢,但對改善CD3+T細胞并沒有優勢;胃癌優選鴉膽子油乳注射液。

4 中藥治療消化道腫瘤機制研究的新手段

中藥作用機制的研究是中藥現代化和中藥藥理學的重要內容,對于揭示中藥的作用原理和指導臨床合理用藥具有重要意義。分子對接、親和識別、微流控等新手段可以對中藥的作用機制進行有效的模擬和預測,進一步提高中藥研發的效率和準確性,成為近期研究的熱點。

4.1 分子對接

分子對接是利用軟件將小分子(配體)放置于大分子靶標(受體)的結合區域,通過計算參數,預測兩者的結合能力和結合方式,根據結合能力強弱,初步推測分子可能的作用機制,描述藥物與潛在靶標間的相互作用方式。余煒等[39］通過分子對接及網絡藥理學探究“烏藥蜜飲”方的有效成分及其作用于結直腸癌的主要生物過程和信號通路,篩選得到4種中藥有效成分(木犀草素、槲皮素、黃芩素、漢黃芩素)和包括細胞腫瘤抗原P53、絲/蘇氨酸蛋白激酶1、絲裂原活化蛋白激酶1等14個對應的核心靶點。核心靶點基因通過調控癌癥相關通路、磷脂酰肌醇3激酶-絲/蘇氨酸激酶通路(PI3K-Akt)等腫瘤相關信號通路,誘導細胞周期阻滯和凋亡,從而達到治療結腸癌的目的。王方園等[40］基于分子對接技術和網絡藥理學探究丹參-赤芍藥對治療結直腸癌的作用機制,發現丹參-赤芍藥對可能作用于雌激素受體1(ESR1)、黏著連接蛋白β1(CTNNB1)和視網膜母細胞瘤基因1(RB1)等靶點,通過PI3K-Akt信號通路、TNF信號通路、p53信號通路、缺氧誘導因子-1(HIF-1)信號通路等相關通路,從而抑制結直腸癌細胞的增殖和遷移能力。

4.2 親和識別技術

親和識別技術包括藥物親和靶蛋白穩定性篩選技術和親和色譜篩選及分離技術等。親和靶蛋白穩定性篩選原理是小分子藥物與靶蛋白結合后可穩定靶蛋白結構,使其對蛋白酶的酶解敏感性降低。黃飄[41］在白樺脂酸抑制Wnt通路和抗大腸癌作用的分子機制研究中,利用藥物親和反應的靶點穩定性技術聯合蛋白質譜分析檢測候選活性分子的直接結合蛋白,發現中藥白頭翁的活性成分白樺脂酸具有Wnt通路和結腸癌抑制作用,TRAF2為白樺脂酸的潛在靶標蛋白,并證實了TRAF2是Wnt/β-catenin通路的調控因子。桂振威[42］利用藥物親和反應靶點的穩定性和細胞熱力學穩定性分析,研究小檗堿靶向胰島素樣生長因子-2 RNA結合蛋白3(IGF2BP3)的抗結直腸癌機制,得出小檗堿可靶向結合IGF2BP3,通過泛素-蛋白酶體途徑促進其被E3連接酶TRIM21靶向降解,干擾其對細胞周期蛋白依賴性激酶4/細胞周期蛋白D1 mRNA的穩定,導致結直腸癌細胞周期阻滯,從而抑制結直腸癌的發展。該研究為基于IGF2BP3和TRIM21的臨床治療和抗癌藥物設計提供了新的策略。親和色譜法是基于固定相特異性識別活性分子的色譜分離技術。Gu等[43］建立了一種新型的二維細胞膜色譜系統,通過分析比較黃芩在肝癌細胞膜色譜與正常肝臟細胞色譜柱的保留行為,從中篩選出13個潛在的抗腫瘤成分如千層紙素、漢黃芩素和白楊素等。

4.3 微流控芯片

微流控芯片技術是一種利用微通道處理或操縱微小流體的技術,具有體積輕、反應速度快、能耗低、樣品及試劑用量少的特點和優點,在中藥分離檢測、機制作用研究以及高通量篩選等方面,能顯著提高研究效率,為中藥研發及高通量篩選提供了新技術[44］。孫悅等[45］探究復方木雞顆粒中藥效組分組成的各配伍組誘導肝癌HepG2細胞凋亡的藥效學研究中,篩選出藥效組分最佳配伍比例,初步揭示了復方木雞顆粒藥效組分抗肝腫瘤的組分組成規律,為抗肝腫瘤類新藥的開發及臨床聯合用藥奠定前期實驗基礎?；谖⒘骺匦酒夹g,王乙同等[46］研究證明水紅花子復方含藥血清對肝腫瘤SMMC-7721細胞具有促凋亡作用,且能抑制其分泌血管內皮生長因子從而間接抑制腫瘤血管新生,達到抗腫瘤效果。

5 小結與展望

我國每年新增消化道惡性腫瘤患者有180～200萬人,傳統的放化療預后較差,且總體生存期不高。近年來免疫治療的發展和中醫藥的介入,為患者帶來了新希望。以中醫藥理論為指導,從細胞、分子、基因水平探討中藥治療消化道腫瘤的機制研究及活性成分篩選是目前的研究趨勢[47］。中藥有效成分復雜,在臨床運用中多以復方制劑居多;中藥講究藥材相互之間配伍運用,且在煎煮過程中可能發生成分的改變或者藥物之間相互作用;中藥吸收與代謝途徑不明確以及中藥的潛在肝毒性、腎毒性、心肌毒性和其他不良反應,這些難點問題目前都已取得了明顯進展[48-50］。隨著學科間的互相合作,更多新的檢測方法將對中藥活性成分實現精準地定性定量分析,闡明具體作用靶點和機制通路,并找出其在消化道腫瘤治療中的關鍵或標志性活性成分,從而為患者提供更加個性化、安全有效的治療方案。